南华大学钟警/祖旭宇教授团队：揭示癌症背后的新分子机制

10月8日，南华大学钟警/祖旭宇教授研究团队在期刊《Cell Death&Disease》上发表了题为“FTO/IGF2BP2-mediated N6 methyladenosine modification in invasion and metastasis of thyroid carcinoma via CDH12”的研究论文，本研究中，研究结果表明，m6A水平在乳头状甲状腺癌(PTC)和间变性甲状腺癌(ATC)样本中显著升高，这可能是由去甲基化酶脂肪质量和肥胖相关基因(FTO)下调诱导的。此外，在体内和体外，FTO通过上皮-间质转化(epithelial-to-mesenchymal transition, EMT)途径抑制PTC和ATC的侵袭和转移。机制上，m6A-mRNA表转录组芯片显示，Cadherin 12 (CDH12)是FTO以m6a依赖性方式介导的关键靶基因。在体内和体外，CDH12通过EMT途径促进甲状腺癌的侵袭和转移。此外，研究人员发现胰岛素样生长因子IGF2BP2是一个重要的m6A读取蛋白，调节CDH12 mRNA的稳定性，介导EMT的进展，从而促进PTC和ATC的侵袭和转移。因此，FTO、IGF2BP2和CDH12可能是侵袭或远处转移的PTC和ATC的有效治疗靶点。

背景介绍

甲状腺癌(TC)是世界范围内常见的内分泌恶性肿瘤，其中甲状腺乳头状癌(PTC)是最常见的亚型，约占所有甲状腺癌病例的90%，间变性甲状腺癌(ATC)是最致命的亚型，进展迅速，预后差。虽然建议手术切除联合放射性碘治疗和促甲状腺激素抑制治疗PTC，但一些晚期、侵袭性和转移性PTC对这些治疗无效，死亡率高。此外，由于ATC具有较高的侵袭转移能力，目前尚无有效的治疗方法。因此，阐明PTC和ATC侵袭转移的分子机制，寻找潜在的治疗策略具有重要意义。

上皮-间充质转化(epithelial-to-mesenchymal transition, EMT)是癌细胞失去上皮细胞特性并获得干细胞样侵袭特性的过程，从而增加其局部侵袭和转移的能力。它也被认为发生在甲状腺癌的侵袭和转移过程中。先前的研究表明mettl3介导的m6A修饰对胃癌的EMT至关重要，另一项研究证实m6A甲基化调节HeLa和HepG2癌细胞的EMT。此外，在EMT过程中，细胞表现出形态和分子上的改变，上皮标记物(包括E-cadherin)的表达减少，间充质标记物(包括N-cadherin、Vimentin和MMP9)的表达增加。N-cadherin家族的一个亚型N-cadherin 2，也被称为Cadherin 12 (CDH12)，已被证实在乳腺癌和膀胱癌的进展中发挥重要作用。已有研究报道CDH12促进唾液腺样囊性癌的侵袭，并通过促进迁移和侵袭参与结直肠癌的致瘤性。此外，一项研究表明，CDH12通过靶向Snail促进EMT来影响结直肠癌细胞的进展。然而，在甲状腺癌中，CDH12在EMT中的作用及其m6A调控机制仍不甚清楚。

FTO通过调节CDH12的表达抑制甲状腺癌的侵袭转移

多项研究证实N-cadherin家族蛋白在多种肿瘤的侵袭和转移中起重要作用。作为N-cadherin家族的一员，CDH12在肿瘤侵袭转移过程中发挥重要作用。研究人员发现有颈淋巴结转移的PTC组织中CDH12 mRNA水平高于无颈淋巴结转移的组织。迁移和创面愈合实验显示，CDH12敲低显著抑制B-CPAP、CAL-62和8305 C细胞的侵袭和迁移能力，而CDH12过表达(CDH12 OE)逆转了这些作用。此外，研究人员评估了CDH12对TC细胞EMT的影响。这些结果表明，CDH12上调可促进B-CPAP和CAL-62细胞的EMT激活，而CDH12下调可部分抑制TC细胞的EMT激活。因此，数据表明CDH12促进PTC和ATC细胞的侵袭和转移。

CDH12在甲状腺癌侵袭转移中的作用

此外，迁移和伤口愈合实验显示，CDH12敲低逆转了FTO沉默对TC细胞迁移和侵袭的影响。接下来，蛋白质免疫印迹分析显示，在B-CPAP和CAL-62细胞中，CDH12敲低逆转了FTO沉默对EMT激活的影响，而CDH12上调对EMT激活的影响与FTO过表达相反。此外，研究人员还研究了体内CDH12下调和FTO沉默在CAL-62细胞肺转移中的作用。CDH12下调可显著逆转FTO下调对CAL-62细胞诱导的肺肿瘤荧光素酶活性和肺结节数量的影响。这些数据充分证明FTO通过调节CDH12的表达抑制甲状腺癌的侵袭、迁移和EMT。

IGF2BP2通过CDH12促进甲状腺癌的侵袭和转移

M6A读取器在癌症生物学中发挥着重要作用。在本研究中，研究人员发现有颈淋巴结转移的PTC组织(LM +)中IGF2BP2 mRNA水平高于无颈淋巴结转移的组织(LM-)，表明IGF2BP2表达升高可能参与了PTC的转移。研究人员发现IGF2BP2的沉默与TC迁移和侵袭减少有关，而IGF2BP2的过表达促进了TC的迁移和侵袭能力。蛋白质免疫印迹实验结果显示，IGF2BP2的沉默抑制了EMT的激活，而IGF2BP2的过表达则产生相反的功能。在体内，研究人员发现IGF2BP2上调可显著增加CAL-62细胞诱导的肺肿瘤荧光素酶活性和肺结节数量。因此，IGF2BP2在甲状腺癌的侵袭转移过程中发挥了致瘤作用。

虽然IGF2BP2过表达促进甲状腺癌的侵袭转移，但CDH12敲低逆转了IGF2BP2过表达对TC细胞迁移和侵袭的影响。蛋白质免疫印迹实验还发现，CDH12敲低逆转了IGF2BP2过表达对EMT激活的影响，而CDH12过表达逆转了IGF2BP2沉默诱导的EMT激活作用。此外，研究人员还探讨了体内CDH12下调和IGF2BP2过表达在CAL-62细胞肺转移中的作用。结果显示，CDH12下调可减少IGF2BP2过表达引起的肺转移。这一发现表明IGF2BP2通过CDH12促进PTC和ATC细胞的侵袭和迁移。

结论

目前的研究表明，低水平的FTO通过IGF2BP2介导的m6A修饰，在表观遗传上促进CDH12的表达，CDH12通过EMT途径促进PTC和ATC的侵袭和转移。因此，本研究结果揭示了m6A修饰调控PTC和ATC进展的新分子机制，为开发有效的TC治疗策略提供了有价值的见解。